CN112028082A - 基于水热法的硅酸钾溶液制备方法 - Google Patents
基于水热法的硅酸钾溶液制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了硅酸钾制备技术领域，具体领域为基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，包括如下步骤：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，再加入二级粉碎机中进行粉碎处理，得到氧化钾颗粒粒径为100‑150目，二氧化硅颗粒粒径为100‑150目；将二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度90‑110℃，压力为0.12‑0.2Mpa；将反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。通过将原料氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒粉碎至规定的粒径，增加原料在与水接触反应过程中的接触面积，从而降低硅酸钾溶液制备所需的温度和压力条件，减轻设备使用负担，减少制备所需能耗。
Description
技术领域
本发明涉及硅酸钾制备技术领域，具体领域为基于水热法的硅酸钾溶液制备方法。
背景技术
硅酸钾是无色或微黄色半透明至透明玻璃状物,有吸湿性,有强碱性反应。在酸中分解而析出二氧化硅。硅酸钾通常用于制造电焊条、焊接用电极、还原染料、防火剂,也用作荧光屏涂料层和肥皂填料,稳定状态时为透明质粘稠状液体，呈蓝绿色,易溶于水和酸；硅酸钾溶液主要由二氧化硅和氧化钾组成，以石英砂和碳酸钾为主要原料而制得，制造过程中，与普通玻璃相比，钾钙玻璃是以碳酸钾替代了碳酸钠，钾玻璃常用于制作化学仪器和装饰品，钾玻璃的软化温度更高，韧性更好，强度更高，因此又被称之为硬玻璃，可以满足一些要求不高但是普通玻璃无法适用的场合。
钾玻璃的工业规模制备一般是在合适的炉子中(槽炉/转筒炉)，在1400-1500℃温度范围下，通过石英砂与碳酸钾共溶分解出二氧化碳来完成的，经冷却硬化的融熔物(固态玻璃)在下一工艺步骤中，在高温和压力下溶解于水中，根据质量要求，必要时过滤得溶液，此高温融熔法不论在设备及所需能量方面都产生高昂费用。
除了在工业中主要采用的高温融熔法外，已知有水热法制备硅酸钾水溶液。通过使用二氧化硅与碱金属氢氧化物溶液反应，在一定温度和压力下反应，生成硅酸钾水溶液，在上述水热法制备硅酸钾水溶液的方法中，其温度和压力分别约为170℃和1Mpa，相比于普通工业制备硅酸钾水溶液虽然温度和压力均较大程度下降，但依然属于较高的温度和压力。
发明内容
本发明的目的在于提供基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，更进一步的降低反应所需的温度和压力，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，其制备方法包括如下步骤：
步骤1：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，得到氧化钾颗粒粒径为50-80目，二氧化硅颗粒粒径为50-80目；
步骤2：经步骤1初级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒转入二级粉碎机中进行粉碎处理，得到氧化钾颗粒粒径为100-150目，二氧化硅颗粒粒径为100-150目；
步骤3：将步骤2二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度为90-110℃，压力为0.12-0.2Mpa；
步骤4：将步骤3反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。
优选的，步骤1中初级粉碎机包括第一机壳，所述第一机壳的内部活动连接有挤压粉碎芯体，所述挤压粉碎芯体的上端呈凸弧形，所述第一机壳的上端连接有进料管，所述第一机壳与所述挤压粉碎芯体的上端形成挤压通道，所述挤压粉碎芯体的外侧壁与所述第一机壳的内侧壁之间所形成的空间由上至下逐渐减小，所述第一机壳内底壁上安装有第一轴座，所述第一轴座上转动连接第一转轴的一端，所述第一转轴的另一端固定连接有第一转盘，所述挤压粉碎芯体的下端固定连接有第二转盘，所述第一转盘的上端面固定连接有凸起块，所述第二转盘的下端面开设有环槽，所述凸起块位于所述环槽内，所述第一转轴由电机配合斜齿轮驱动。
优选的，步骤2中二级粉碎机包括第二机壳，所述第二机壳的内部通过连接杆固定连接有粉碎筒，所述粉碎筒的上端封闭，所述粉碎筒的下端开口，所述粉碎筒的上壁均匀开设有微孔，所述第二机壳内底壁上安装有第二轴座，所述第二轴座上转动连接第二转轴的一端，所述第二机壳的上端安装有电机，所述第二转轴另一端与电机的输出轴轴连接，所述第二转轴上固定连接有刀片。
本发明的有益效果是：基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，通过将原料氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒粉碎至规定的粒径，增加原料在与水接触反应过程中的接触面积，从而降低硅酸钾溶液制备所需的温度和压力条件，减轻设备使用负担，减少制备所需能耗。
附图说明
图1为本发明基于水热法的硅酸钾溶液制备方法流程示意图；
图2为本发明第一转盘的俯视图；
图3为本发明第二转盘的仰视图。
图中：101-第一机壳、102-挤压粉碎芯体、103-进料管、104-挤压通道、105-第一轴座、106-第一转轴、107-第一转盘、108-第二转盘、109-凸起块、110-环槽、201-第二机壳、202-连接杆、203-粉碎筒、204-第二轴座、205-第二转轴。
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
步骤1：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，初级粉碎机包括第一机壳101，所述第一机壳101的内部活动连接有挤压粉碎芯体102，所述挤压粉碎芯体102的上端呈凸弧形，所述第一机壳101的上端连接有进料管103，将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒投入至所述进料管103内，所述第一机壳101与所述挤压粉碎芯体102的上端形成挤压通道104，所述挤压粉碎芯体102的外侧壁与所述第一机壳101的内侧壁之间所形成的空间由上至下逐渐减小，原料沿所述挤压通道104不断下移，所述第一机壳101内底壁上安装有第一轴座105，所述第一轴座105上转动连接第一转轴106的一端，所述第一转轴106的另一端固定连接有第一转盘107，所述挤压粉碎芯体102的下端固定连接有第二转盘108，所述第一转盘107的上端面固定连接有凸起块109，所述第二转盘108的下端面开设有环槽110，所述凸起块109位于所述环槽110内，所述第一转轴106由电机配合斜齿轮驱动，通过电机工作，带动所述第一转轴106在所述第一轴座105上转动，所述第一转盘107随之转动，带动所述凸起块109旋转使得所述挤压粉碎芯体102的周侧壁依次与所述第一机壳101的内侧壁接触从而对原料进行挤压式粉碎，使原料得到初步粉碎，使用50目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为50目，二氧化硅颗粒粒径为50目；
步骤2：经步骤1初级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入进二级粉碎机中进行粉碎处理，二级粉碎机包括第二机壳201，所述第二机壳201的内部通过连接杆202固定连接有粉碎筒203，所述粉碎筒203的上端封闭，所述粉碎筒203的下端开口，所述粉碎筒203的上壁均匀开设有微孔，所述第二机壳201内底壁上安装有第二轴座204，所述第二轴座204上转动连接第二转轴205的一端，所述第二机壳201的上端安装有电机，所述第二转轴205另一端与电机的输出轴轴连接，所述第二转轴205上固定连接有刀片206，通过电机工作，带动所述第二转轴205在所述第二轴座204上转动，所述刀片206随之旋转将原料卷入所述粉碎筒203内进一步粉碎，经粉碎的原料由微孔排出，继续参与粉碎，最后停机，使用100目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为100目，二氧化硅颗粒粒径为100目；
步骤3：将步骤2二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度为90℃，压力为0.12Mpa，氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入反应器中，进行反应；
步骤4：将步骤3反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。
实施例2：
步骤1：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，初级粉碎机包括第一机壳101，所述第一机壳101的内部活动连接有挤压粉碎芯体102，所述挤压粉碎芯体102的上端呈凸弧形，所述第一机壳101的上端连接有进料管103，将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒投入至所述进料管103内，所述第一机壳101与所述挤压粉碎芯体102的上端形成挤压通道104，所述挤压粉碎芯体102的外侧壁与所述第一机壳101的内侧壁之间所形成的空间由上至下逐渐减小，原料沿所述挤压通道104不断下移，所述第一机壳101内底壁上安装有第一轴座105，所述第一轴座105上转动连接第一转轴106的一端，所述第一转轴106的另一端固定连接有第一转盘107，所述挤压粉碎芯体102的下端固定连接有第二转盘108，所述第一转盘107的上端面固定连接有凸起块109，所述第二转盘108的下端面开设有环槽110，所述凸起块109位于所述环槽110内，所述第一转轴106由电机配合斜齿轮驱动，通过电机工作，带动所述第一转轴106在所述第一轴座105上转动，所述第一转盘107随之转动，带动所述凸起块109旋转使得所述挤压粉碎芯体102的周侧壁依次与所述第一机壳101的内侧壁接触从而对原料进行挤压式粉碎，使原料得到初步粉碎，使用60目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为60目，二氧化硅颗粒粒径为60目；
步骤2：经步骤1初级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入进二级粉碎机中进行粉碎处理，二级粉碎机包括第二机壳201，所述第二机壳201的内部通过连接杆202固定连接有粉碎筒203，所述粉碎筒203的上端封闭，所述粉碎筒203的下端开口，所述粉碎筒203的上壁均匀开设有微孔，所述第二机壳201内底壁上安装有第二轴座204，所述第二轴座204上转动连接第二转轴205的一端，所述第二机壳201的上端安装有电机，所述第二转轴205另一端与电机的输出轴轴连接，所述第二转轴205上固定连接有刀片206，通过电机工作，带动所述第二转轴205在所述第二轴座204上转动，所述刀片206随之旋转将原料卷入所述粉碎筒203内进一步粉碎，经粉碎的原料由微孔排出，继续参与粉碎，最后停机，使用120目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为120目，二氧化硅颗粒粒径为120目；
步骤3：将步骤2二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度为100℃，压力为0.16Mpa，氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入反应器中，进行反应；
步骤4：将步骤3反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。
实施例3：
步骤1：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，初级粉碎机包括第一机壳101，所述第一机壳101的内部活动连接有挤压粉碎芯体102，所述挤压粉碎芯体102的上端呈凸弧形，所述第一机壳101的上端连接有进料管103，将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒投入至所述进料管103内，所述第一机壳101与所述挤压粉碎芯体102的上端形成挤压通道104，所述挤压粉碎芯体102的外侧壁与所述第一机壳101的内侧壁之间所形成的空间由上至下逐渐减小，原料沿所述挤压通道104不断下移，所述第一机壳101内底壁上安装有第一轴座105，所述第一轴座105上转动连接第一转轴106的一端，所述第一转轴106的另一端固定连接有第一转盘107，所述挤压粉碎芯体102的下端固定连接有第二转盘108，所述第一转盘107的上端面固定连接有凸起块109，所述第二转盘108的下端面开设有环槽110，所述凸起块109位于所述环槽110内，所述第一转轴106由电机配合斜齿轮驱动，通过电机工作，带动所述第一转轴106在所述第一轴座105上转动，所述第一转盘107随之转动，带动所述凸起块109旋转使得所述挤压粉碎芯体102的周侧壁依次与所述第一机壳101的内侧壁接触从而对原料进行挤压式粉碎，使原料得到初步粉碎，使用80目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为80目，二氧化硅颗粒粒径为80目；
步骤2：经步骤1初级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入进二级粉碎机中进行粉碎处理，二级粉碎机包括第二机壳201，所述第二机壳201的内部通过连接杆202固定连接有粉碎筒203，所述粉碎筒203的上端封闭，所述粉碎筒203的下端开口，所述粉碎筒203的上壁均匀开设有微孔，所述第二机壳201内底壁上安装有第二轴座204，所述第二轴座204上转动连接第二转轴205的一端，所述第二机壳201的上端安装有电机，所述第二转轴205另一端与电机的输出轴轴连接，所述第二转轴205上固定连接有刀片206，通过电机工作，带动所述第二转轴205在所述第二轴座204上转动，所述刀片206随之旋转将原料卷入所述粉碎筒203内进一步粉碎，经粉碎的原料由微孔排出，继续参与粉碎，最后停机，使用150目滤网对原料过滤得到氧化钾颗粒粒径为150目，二氧化硅颗粒粒径为150目；
步骤3：将步骤2二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度为110℃，压力为0.20Mpa，氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒通过固体泵和连接管输入反应器中，进行反应；
步骤4：将步骤3反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
步骤1：将氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入初级粉碎机中进行粉碎处理，得到氧化钾颗粒粒径为50-80目，二氧化硅颗粒粒径为50-80目；
步骤2：经步骤1初级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒转入二级粉碎机中进行粉碎处理，得到氧化钾颗粒粒径为100-150目，二氧化硅颗粒粒径为100-150目；
步骤3：将步骤2二级粉碎处理的氧化钾颗粒和二氧化硅颗粒加入至反应器中与水进行反应，反应器中温度为90-110℃，压力为0.12-0.2Mpa；
步骤4：将步骤3反应器中的玻璃态溶液进行过滤得到硅酸钾溶液。
2.根据权利要求1所述的基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，其特征在于：步骤1中初级粉碎机包括第一机壳(101)，所述第一机壳(101)的内部活动连接有挤压粉碎芯体(102)，所述挤压粉碎芯体(102)的上端呈凸弧形，所述第一机壳(101)的上端连接有进料管(103)，所述第一机壳(101)与所述挤压粉碎芯体(102)的上端形成挤压通道(104)，所述挤压粉碎芯体(102)的外侧壁与所述第一机壳(101)的内侧壁之间所形成的空间由上至下逐渐减小，所述第一机壳(101)内底壁上安装有第一轴座(105)，所述第一轴座(105)上转动连接第一转轴(106)的一端，所述第一转轴(106)的另一端固定连接有第一转盘(107)，所述挤压粉碎芯体(102)的下端固定连接有第二转盘(108)，所述第一转盘(107)的上端面固定连接有凸起块(109)，所述第二转盘(108)的下端面开设有环槽(110)，所述凸起块(109)位于所述环槽(110)内，所述第一转轴(106)由电机配合斜齿轮驱动。
3.根据权利要求1所述的基于水热法的硅酸钾溶液制备方法，其特征在于：步骤2中二级粉碎机包括第二机壳(201)，所述第二机壳(201)的内部通过连接杆(202)固定连接有粉碎筒(203)，所述粉碎筒(203)的上端封闭，所述粉碎筒(203)的下端开口，所述粉碎筒(203)的上壁均匀开设有微孔，所述第二机壳(201)内底壁上安装有第二轴座(204)，所述第二轴座(204)上转动连接第二转轴(205)的一端，所述第二机壳(201)的上端安装有电机，所述第二转轴(205)另一端与电机的输出轴轴连接，所述第二转轴(205)上固定连接有刀片(206)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201204 |
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